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气象学

本主题由 可爱的神 于 2008-1-22 10:40 提升

雷闪

所谓雷闪就是雷暴+闪电是一种极为罕见的现象
      雷暴:积雨云中剧烈放电造成闪电。雷声的一种天气现象。属强对流天气系统,通常伴有雷阵雨
      雷暴是伴有雷击和闪电的局地对流性天气。它必定产生在强烈的积雨云中,因此场伴有强烈的阵雨或暴雨,有时伴有冰雹和龙卷。形成雷暴的积雨云发展旺盛,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附、水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布很复杂,但总的说来,云的上部以正电荷为主,云的中、下部以负电荷为主,云的下部前方的强烈上升气流中还有一范围小的正电区。因此,云的上、下之间形成一个电位差,当电位差大到一定程度后,就产生放电,这就是平常所见得闪电现象,放电过程中,闪道中的温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,导致强烈的雷鸣。当云层很低时,有时可形成云地间放电,这就是雷击。因此,雷暴是大气不稳定状况的产物,是积雨云及其伴生的各种强烈天气的总称。雷暴的持续时间一般较短,单个雷暴的生命史一般不超过2小时。我国雷暴是南方多于北方,山区多于平原。多出现在夏季和秋季,冬季只在我国南方偶有出现。雷暴出现的时间多在下午。夜间因云顶辐射冷却,使云层内的温度层结变得不稳定,也可引起雷暴,称为夜雷暴。
      闪电:暴风云通常产生电荷,底层为阴电,顶层为阳电,而且还在地面产生阳电荷,如影随形地跟着云移动。阳电荷和阴电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有阴电的云层相遇;阴电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米,但最长可达数千米。
      闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。闪电距离近,听到的就是尖锐的爆裂声;如果距离远,听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表,听到雷声后即把它按停,然后以3来除所得的秒数,即可大致知道闪电离你有几千米。

闪电的类型
      曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。枝状闪电的通道如被风吹向两边,以致看来有几条平行的闪电时,则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面,则称为叉状闪电。
      闪电在云中阴阳电荷之间闪烁,而使全地区的天空一片光亮时,那便称为片状闪电。
      未达到地面的闪电,也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电,称为云间闪电。有时候这种横行的闪电会行走一段距离,在风暴的许多公里外降落地面,这就叫做“晴天霹雳”。
      闪电的电力作用有时会在又高又尖的物体周围形成一道光环似的红光。通常在暴风雨中的海上,船只的桅杆周围可以看见一道火红的光,人们便借用海员守护神的名字,把这种闪电称为“圣艾尔摩之火”。

超级的闪电
      超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特,而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特,甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。
      纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击,连13公里以外的房屋也被震得格格响,整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。

袭击的时间
      就在你阅读这篇文章的时候,世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电,其中有100次袭击地球。
      闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物,借雨水冲下地面。一年当中,地球上每一公顷土地都可获得几公斤这种从高空来的免费肥料。
      乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛,是最易受到闪电袭击的地方。据统计,爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电,则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次,当时死了21个人。

4、谁受到袭击
      闪电的受害者有2/3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。在闪电击死的人中,85%是男性,年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。
      苏利文也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员,曾被闪电击中7次。闪电曾经烫焦他的眉毛,烧着他的头发,灼伤他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他抛到汽车外面。他轻描淡写地说:“闪电总是有办法找到我。”

防雷击须知:
      (1)不要站在大树下。
      (2)不要让自己成为四周最高的物体。
      (3)放下所有的金属物件。不要骑自行车。
      (4)不要使用电话、水管或须接上插头的电器。
      (5)远离门、窗、暖气炉和炉灶、烟囱。
      (6)屋内最安全的地方,是楼下最大一个房间的中央。
      P.S.最后,有一件事可以聊以自慰:等到你看见闪电时,它已经打不中你了。

黑色闪电
      黑色闪电的形成令科学家无法解释。长期以来,人们的心目中只有蓝白色闪电,这是空中的大气放电的自然现象,一般均伴有耀眼的光芒!而从未看见过不发光的“黑色闪电”。可是,科学家通过长期的观察研究确实证明有“黑色闪电”存在。
      1974年6月23日,前苏联天文学家契尔诺夫就曾经在扎巴洛日城看见一次“黑色闪电”:一开始是强烈的球状闪电,紧接着,后面就飞过一团黑色的东西,这东西看上去像雾状的凝结物。经过研究分析表明:黑色闪电是由分子气凝胶聚集物产生出来的,而这些聚集物是发热的带电物质,极容易爆炸或转变为球状的闪电,其危险性极大。
      据观察研究认为:黑色闪电一般不易出现在近地层,如果出现了,则较容易撞上树木、桅杆、房屋和其他金属,一般呈现瘤状或泥团状,初看似一团脏东西,极容易被人们忽视,而它本身却载有大量的能量,所以,它是“闪电族”中危险性和危害性均较大的一种。尤其是,黑色闪电体积较小,雷达难以捕捉;而且,它对金属物极具“青睐”;因而被飞行人员称作“空中暗雷”。飞机在飞行过程中,倘若触及黑色闪电,后果将不堪设想。而每当黑色闪电距离地面较近时,又容易被人们误认为是一只飞鸟或其他什么东西,不易引起人们的警惕和注意;如若用棍物击打触及,则会迅速发生爆炸,有使人粉身碎骨的危险。另外,黑色闪电和球状闪电相似,一般的避雷设施如避雷针、避雷球、避雷网等,对黑色闪电起不到防护作用;因此它常常极为顺利地到达防雷措施极为严密的储油罐、储气罐、变压器、炸药库的附近。此时此刻,千万不能接近它。应当避而远之,以人身安全为要。
根据气象表明雷闪大多出现在湿润地区,降雨量较多的地方。以为雷闪来的时候气象很明显,所以很容易躲避。建议大家要多看天气预报

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气候带

根据气候要素的纬向分布特性而划分的带状气候区。在同一气候带内,气候的基本特征相似。

  太阳辐射是气候带形成的基本因素。太阳辐射在地表的分布,主要决定于太阳高度角。太阳高度角随纬度增高而递减,不仅影响温度分布,还影响气压、风系、降水蒸发,使地球气候呈现出按纬度分布的地带性。古希腊人最早提出气候带的概念,并以南、北回归线和南、北极圈为界线,把全球气候划分为热带南温带北温带、南寒带、北寒带5个气候带(或称天文气候带)。这种分带反映了地球气候水平分布的基本规律,但是由于没有考虑下垫面性质的差异和大气环流对气候形成的作用,因而与实际情况有较大出入。随着气候资料的积累,人类对气候带的认识和划分也逐渐完善。A.苏潘1879年提出以年平均温度20℃等温线和最暖月的10℃等温线为指标,把全球气候划分为热带、南温带、北温带、南寒带和北寒带 5个气候带。W.P.柯本在1900~1936年以温度和降水量为指标,将全球气候划分为热带多雨气候、干旱气候、温暖多雨气候、寒冷雪林气候和冰雪气候 5种气候带(主要气候型)(见柯本气候分类)。采用温度和降水量指标划分的气候带较天文气候带更接近于实际。Л.С.贝尔格1925年根据气候同自然景观的关系,以月平均气温为指标,将全球低地气候划分为:热带雨林气候、萨王纳气候、热带沙漠气候、温带内陆沙漠气候、副热带森林气候、地中海(型)气候、草原气候温带季风气候、温带落叶阔叶林气候、泰加林(针叶林)气候、苔原气候11种气候带(型)(见贝尔格气候分类)。1936~1949年,Б.П.阿利索夫根据盛行气团和气候锋位置及其季风变化,把全球气候划分为:赤道带、热带、温带、极带 4个基本气候带和副赤道带(副赤道季风带)、副热带、副极带3个过渡气候带,除赤道带外,其他各带南、北半球各有1个带,全球共13个气候带(见阿利索夫气候分类)。这种分带既反映了太阳辐射、下垫面性质,也反映了大气环流和洋流对热量、水分的传输,比较全面地体现了气候形成因素的综合作用。1959~1978年A.N.斯特拉勒和A.H.斯特拉勒以气团的源地、分布和气候锋的位置将全球气候划分为低纬度气候带、中纬度气候带和高纬度气候带(见斯特拉勒气候分类)。

  中国气候学家对于中国气候带的划分进行了大量的研究工作。1959年中国科学院自然区划工作委员会根据温度指标,把中国东部地区划分为赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带 6个气候带。《中华人民共和国气候图集》(1979)将中国东部地区划分成南、中、北热带,南、中、北亚热带和南、中、北温带等 9个气候带。

  由于海陆分布,海拔高度、地形和大气环流等因素影响,实际的气候带界线并不完全和纬度圈平行,尤其在较高纬度上,有些同纬度地区的气候差异较大。综观全球,在下垫面均匀的海洋和平原上,气候带表现清晰而有规律;在高山和高原地区,气候带虽有反映,但是不完整、不连续。

  气候带概念还可应用到山地自然景观上。在水分供应充分的情况下,由于气温的垂直变化,在热带赤道地区的高山上,从山麓到山顶,可出现从热带雨林到终年积雪,即类似于从赤道到极地的各种气候带。这种气候带结构称为垂直气候带谱。

  地质时期,由于冰期和间冰期的变化,气候带有较显著的南北位移。

  气候是地理环境的重要组成部分,气候带的存在引起地理环境中动植物、土壤、水文以及自然景观的地带性分异,地带性成为地理环境中基本规律之一。同时,气候带的形成与演变,又受其他地理因子的影响。因此,研究气候带的分布和变化规律,不仅对气候学研究,而且对认识地理环境的结构和演变都有重要意义。(张如一)

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浮质

那些飘浮在地球大气层中的微小颗粒物被称为浮质。浮质对地球气候的影响,是气候学中最大的未解难题之一。目前,浮质在大气中的浓度正在上升。
   这些浮质来自尘土飞扬的沙漠和工业排放物。浮质可以改变云层的形成方式,并改变降雨的分布。浮质通过其构成,能使大气中和地面上的不同区域的温度上升或下降。
    在对浮质有更多的认识之前,人们还不能完全预测出未来的气候变化。而由二氧化碳和其它温室气体所导致的全球变暖趋势,仅仅只是未来气候变化的一个方面。
    在污染物中,当全部浮质微粒混合物吸收较多的阳光时,浮质就会阻止云层的形成;而当污染浮质颜色较浅、吸收能量较少时,其作用恰恰相反,浮质能促进云层的形成。
    浮质污染的来源很多,并且传播速度极快。工厂和汽车造成的浮质污染可以传播到遥远的北极,并改变那里的云层,从而加剧北极气候变暖的趋势。而这种作用在冬季尤为强烈,因为此时北极的空气十分稳定,从而使污染物滞留不散。而该地区被充满浮质的云层覆盖时的温度,要比空气清洁时的温度高2到3华氏度

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降水

  从降落到地面的液态水或固态水。常见的形式有冰雹等。按降水的性质又可分为连续性、阵性和间歇性降水。阵性降水开始和停止都比较突然,降水强度变化大;连续性降水持续时间较长,降水强度变化不大;间歇性降水的降水强度较弱,并常有一定长时间的断续现象。降水的形成主要决定于上升气流的强弱和水汽供应量充足与否。

  产生降水的主要过程有:①天气系统的发展,暖而湿的空气与冷空气交汇,促使暖湿空气被冷空气强迫抬升,或由暖湿空气沿锋面斜坡爬升。②夏日的地方性热力对流,使暖湿空气随强对流上升形成小型积雨云雷阵雨。③地形的起伏,使其迎风坡产生强迫抬升,但这是一个比较次要的因素。多数情况下,它和前两种过程结合影响降水量的地理分布。

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平流层

 从对流层顶到约50千米高度的大气层。平流层内,温度随高度上升而增高,下半部随高度变化较小,上半部则增高得快。这种温度随高度升高而增高的特征,是由于大气中的臭氧主要集中在这一层,并且对太阳紫外辐射强烈的吸收形成的。层内水气和尘埃等很少,很少有出现。平流层内气压和密度随高度的变化比对流层内缓慢。至于风,中纬度地区夏季,平流层下部仍盛行西风,风速随高度减小,到22~25千米,渐次转为东风,风速随高度加大。冬季的情况较复杂。平流层内空气大多作水平运动,对流十分微弱。大气污染物进入平流层后能长期存在。因此,保护平流层环境不受污染,具有重要意义。在高纬度地区,冬季在20~30千米高度上有贝母云。平流层顶位于离地面50~55千米高度,温度约0℃,气压约为100帕。

  对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内,臭氧量从对流层顶开始增加,至22~25公里处达到极大值,然后减少,到平流层顶就微乎其微了。 平流层的温度先是随高度增加不改变,或变化很小,到30~35公里高度均保持在-55℃左右,再向上温度则随高度而增加,到平流层顶温度升至-3℃以上。平流层温度的升高主要是由于臭氧层的臭氧吸收来自太阳的紫外线,同时以热的形式释放出大量的能量。由于平流层内垂直对流运动很小,多为平流运动,没有对流层中那种云、雨等天气现象,尘埃也很少,大气透明度好,因此是现代超音速飞机飞行的理想场所。

  在平流层下层,即30—35knl以下,温度随高度降低变化较小,气温趋于稳定,所以又称同温层。在30—35km以上,温度随高度升高而升高。 平流层的特点:一是空气没有对流运动,平流运动占显著优势;二是空气比下层稀薄得多,水汽、尘埃的含量甚微,很少出现天气现象;三是在高约15—35km范围内,有厚约20km的—层臭氧层,因臭氧具有吸收太阳光短波紫外线的能力,故使平流层的温度升高。

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气候要素

表征某一特定地点和特定时段内的气候特征或状态的参量。狭义的气候要素即气象要素,如空气温度、湿度、气压、风、云、雾、日照、降水等。这些参量是目前气象台站所观测的基本项目。广义的气候要素还包括具有能量意义的参量,如太阳辐射、地表蒸发、大气稳定度、大气透明度等。气温、降水与光照对动植物的生长、分布及人类活动都有着重大影响。根据广义的气候要素可推论气候的热力条件与动力条件,加深对某一区域气候状况的理解。

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雹云

构成降的强对流云。

  雹云的云底较,一般离地面只有几百,而云顶却很高,可达到十几千米,云体相当深厚。云体的下部是由水滴组成的暖云(温度在0℃以上);云体上部是由冰晶、雪花和过冷水滴(温度在0℃以下未冻结的水滴)组成的冷云;云体的中部是冰水共存的区域。在这种既有水滴又有冰晶、雪花的混合云体里,水汽很容易直接凝华在冰晶上,并使冰晶迅速增大为冰粒。当冰粒大到0. 1毫米时,就会随着云中的垂直气流上下来回翻腾,一路上与过冷水滴、冰晶及雪花相互碰撞,逐渐凝结成一个不透明的白色冰核,称之为“冰雹胚胎”。在下降到云体下部时,冰核表面一层冰雪开始融化为水,当这个冰核再次被气流带到高空时,粘附在它表面的水滴又冻结成冰壳。经过几次到十几次这样的反复,冰雹胚胎越长越大,分量越来越重。当云中的上升气流再也托不住它的时候,它就从云中落到地上,成为冰雹。

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地面风

  近地面的风。以距地面高度10m处测得的风为准。

    空气的运动称为。它是一个矢量,用风向风速表示。地面风指离地平面10—12 米高的风。

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地方性风

 在有限区域内, 因地方性条件(如特殊地理位置、地形或地表性质等)而形成的。主要的地方性风有海陆风山谷风焚风

    在地球上某些地区常会出现一些与地方性特点有关的局部地区的风,称为地方性风。主要的地方性风有以下几种。
    海陆风  居住在滨海地区的人都有这样的经验:白天,风从海洋吹往陆地;夜里,风从陆地吹向海洋。这种昼夜相反的风,称为海陆风
    海陆风形成的原因主要是海陆热力差异引起的热力环流。这跟下面一个实验很相象。如果在一个容器中盛有空气,在容器的一端加热,另一端冷却,则暖热一端的空气将上升,冷的一端的空气将下沉。与此同时,上面暖热的空气从暖热端流向冷端,补偿冷端下沉的空气;在底部,冷空气流向暖热端,补偿因加热失去的空气。这样,就构成了一个闭合环流。倘若把这个实验“移植”到滨海地区,那么,白天因太阳照射,陆地比海洋,结果风从海洋吹向陆地,即海风;夜里,海洋比陆地暖,结果风从陆地吹向海洋,即陆风。
    海风会从海上带来大量水汽,使沿海地区有时有雾和低云,同时在夏天带来凉爽。
    山谷风  生活在山区的人会发现白天风常常从山谷吹向山坡,夜里风从山坡吹向谷地,这就是山谷风。山谷风的形成原因与海陆风相象。在白天,山坡因太阳照射受热,空气增温多,但在山谷中同高度的空气,因距地面较远,增温不多。因而谷地的空气冷却下沉,山坡上暖和的空气上升,这样就构成了谷风。在夜间,山坡上的空气比同高度谷地上空的空气冷却得快,结果冷的空气就沿山坡吹向山谷,即山风。
焚风  沿着山坡向下吹的又干又热的风,称为焚风。焚风最早在欧洲的阿尔卑斯山被发现,亚洲阿尔泰山欧洲阿尔卑斯山北美落基山都是著名的焚风区。焚风在有些地方有其独特的“地方性”名称,如北美落基山称为钦诺克风西西里岛等地称为西罗克风等等。我国不少地区也有焚风现象,例如气流越过太行山下沉时,位于太行山东麓的石家庄就有焚风出现。出现焚风时,石家庄的日平均气温比无焚风时约增高10℃左右。焚风在春季可引起积雪融化,在夏季可使粮食、水果早熟。强大的焚风还会引起雪崩、森林起火等灾害,对环境造成影响。

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云属

根据云高、外形和形成过程, 对云层进行的分类。其名称和代号为∶卷云(Ci), 卷积云(Cc), 卷层云(Cs), 高积云(Ac), 高层云(As), 雨层云(Ns), 层积云(Sc), 层云(St), 积云(Cu), 积雨云(Cb)。

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高层大气

地球大气开始电离(约60千米)以上的大气区域。对于高层大气起始高度的划分不尽一致,如有人把探空气球可上升到30千米高度作为高层大气下限,也有人把中间层顶(约80千米)以上的大气区域称为高层大气。高层大气上界的层状结构已不明显,热速度高的大气粒子有可能克服地球引力的束缚而逃离地球大气层,而宇宙空间的气体粒子也有可能进入高层大气。

大气分层

  地球大气按其基本特性可分为若干层,但按不同的特性有不同的分层方法。常见的分层方法有:①按热状态特征 ,可分为对流层、平流层 、中间层 、热层和 外层(又称外逸层或逃逸层)。接近地面、对流运动最显著的大气区域为对流层,对流层上界称对流层顶,在赤道地区高度约17~18千米,在极地约8千米;从对流层顶 至约50千米的大气层称平流层,平流层内大气多作水平运动,对流十分微弱,臭氧层即位于这一区域内;中间层又称中层,是从平流层顶至约80千米的大气区域;热层是中间层顶至300~500千米的大气层;热层顶以上的大气层称外层大气。②按大气成分随高度分布特征,可分为均匀层和非均匀层。均匀层是指从地面到约80千米的大气层,因其大气各成分所占的体积百分比保持不变。均匀层的平均分子量为28.966克/摩尔,为一常数。非均匀层为80千米以上的大气区域,不同大气成分所占的体积百分比随高度而变,平均分子量不再是常数。③按大气的电离特征,可分为电离层和中性层。中性层又称非电离层 ,是指以中性成分为 主的大气层。电离层又可分为D 层、E层和F层。

  在80千米以下,大气处于均匀混合状态;而在约80千米以上,大气湍流逐渐消失,逐渐过渡到分子扩散平衡状态 ,约在120千米以上达到完全扩散平衡 。扩散平衡就 是在重力场作用下,大气中重的成分分布于低层,轻的成分分布于高层,使得大气的平均摩尔分子量随高度递减。高层大气中除分子运动外,还有全球尺度的环流、潮汐和声重波等宏观运动。

  高层大气的热状态受太阳紫外辐射加热所控制,使得约80千米以上大气温度随高度增高而增大,并随时间、经纬度、太阳活动、磁层扰动等而变化。太阳紫外辐射造成高层大气氧分子的分解。太阳紫外辐射和X射 线又使N2、O2和O等电离形成电离层。高层大气粒子受太阳辐射激发和太阳高能粒子的轰击,能产生气辉、夜光云、极光等发光现象。

大气探测

  高层大气的探测方法可分为间接法和直接法。①间接法。在观测目标以外(主要在地面),利用探测仪器观测高层大气中的物理现象如流星、极光、气辉等,推算不同高度的大气成分、密度和温度;或通过研究声、光、电波在大气中的传播特性,及其穿透大气时所发生的变化,探测大气不同高度上的密度、温度和电离程度等。②直接法。利用飞机、气球、火箭和人造地球卫星等飞行器,把探测仪器带到所要观测的空间,测定飞行器周围的大气参量;或通过研究空间环境对飞行器的影响,如卫星的大气制动来探测大气密度。

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外逸层

热层顶(500千米)以上的高层大气区域。又称外层大气,散逸层。这一区域的气体分子的自由程很大,热传导快,为等温大气。大气极为稀薄,已不能看作连续流体,而是自由运动粒子的组合体。当然,这种组合体中的温度与通常温度概念不同。在外层,由于地球引力弱,速度较大的中性粒子,就有可能摆脱引力束缚而逃离地球进入行星际空间。外层以外的粒子也可能进入到外层内。

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热层

 中间层顶至250km(在太阳宁静期)或500km左右(太阳活动期)之间的大气层。这一层温度随高度增加而迅速增加,层内温度很高,层顶温度可达1500K,昼夜变化很大,热层下部尚有少量的水分存在,因此偶尔会出现银白并微带青色的夜光云

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大气分层

 按照大气在铅直方向的各种特性,将大气分成若干层次。按大气温度随高度分布的特征,可把大气分成对流层平流层中层热层和外大气层。按大气各组成成分的混和状况,可把大气分为均匀层和非均匀层。按大气电离状况,可分为电离层和非电离层。按大气的光化反应,可分为臭氧层。按大气运动受地磁场控制情况,可分有磁层

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闪电链

闪电链是雷雨天气时,由天到地的超大闪电,有很多分叉,好像一条大.

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